La chemioterapia non dovrebbe far cadere i capelli:dovrebbe uccidere le cellule tumorali. Un nuovo sistema di rilascio molecolare creato presso l'U of T potrebbe aiutare a garantire che i farmaci chemioterapici raggiungano il loro obiettivo riducendo al minimo i danni collaterali.

Molti farmaci antitumorali prendono di mira le cellule in rapida crescita. Iniettato in un paziente, turbinano nel flusso sanguigno agendo sulle cellule in rapida crescita ovunque le trovino. Ciò include i tumori, ma purtroppo anche i follicoli piliferi, il rivestimento del tuo sistema digestivo, e la tua pelle

Professor Warren Chan (IBBME, Cheme, MSE) ha trascorso l'ultimo decennio a capire come somministrare farmaci chemioterapici nei tumori e da nessun'altra parte. Ora il suo laboratorio ha progettato una serie di nanoparticelle attaccate a filamenti di DNA che possono cambiare forma per accedere al tessuto malato.

"Il tuo corpo è fondamentalmente una serie di compartimenti, "dice Chan. "Pensalo come una casa gigante con stanze all'interno. Stiamo cercando di capire come ottenere qualcosa che è fuori, in una stanza specifica. Bisogna sviluppare una mappa e un sistema che possa muoversi attraverso la casa in cui ogni percorso verso la stanza finale può avere restrizioni diverse come altezza e larghezza".

Una cosa sappiamo del cancro:non esistono due tumori identici. Cancro al seno in fase iniziale, Per esempio, può reagire in modo diverso a un dato trattamento rispetto al cancro del pancreas, o anche il cancro al seno in una fase più avanzata. Quali particelle possono entrare in quali tumori dipende da molteplici fattori come la dimensione della particella, chimica della forma e della superficie.

Chan e il suo gruppo di ricerca hanno studiato come questi fattori determinano la somministrazione di piccole molecole e nanotecnologie ai tumori, e ora hanno progettato un sistema di rilascio molecolare mirato che utilizza nanoparticelle modulari la cui forma, le dimensioni e la chimica possono essere alterate dalla presenza di specifiche sequenze di DNA.

"Stiamo realizzando nanoparticelle che cambiano forma, " dice Chan. "Sono una serie di elementi costitutivi, un po' come un set LEGO." I pezzi componenti possono essere costruiti in molte forme, con siti di legame esposti o nascosti. Sono progettati per rispondere alle molecole biologiche cambiando forma, come una chiave che entra in una serratura.

Questi mutaforma sono fatti di minuscoli pezzi di metallo con filamenti di DNA attaccati ad essi. Chan prevede che le nanoparticelle galleggino in modo innocuo nel flusso sanguigno, fino a quando un filamento di DNA si lega a una sequenza di DNA nota per essere un marcatore per il cancro. Quando questo accade, la particella cambia forma, poi svolge la sua funzione:può colpire le cellule cancerose, esporre una molecola di farmaco alla cellula cancerosa, etichettare le cellule cancerose con una molecola segnale, o qualunque compito il team di Chan abbia progettato per svolgere la nanoparticella.

Il loro lavoro è stato pubblicato questa settimana in due studi chiave negli Atti della National Academy of Sciences e nella principale rivista Science.

"Siamo stati ispirati dalla capacità delle proteine ​​di alterare la loro conformazione:in qualche modo riescono a capire come alleviare tutti questi problemi di consegna all'interno del corpo, " dice Chan. "Utilizzando questa idea, abbiamo pensato, "Possiamo progettare una nanoparticella in modo che funzioni come una proteina, ma uno che può essere programmato fuori dal corpo con capacità mediche?'"

Applicare le nanotecnologie e la scienza dei materiali alla medicina, e in particolare alla somministrazione mirata di farmaci, è ancora un concetto relativamente nuovo, ma uno che Chan vede come pieno di promesse. Il vero problema è come fornire una quantità sufficiente di nanoparticelle direttamente al cancro per produrre un trattamento efficace.

"Ecco come guardiamo a questi problemi:è come se andassi a Vancouver da Toronto, ma nessuno ti dice come arrivarci, nessuno ti dà una mappa, o un biglietto aereo, o una macchina, ecco dove siamo in questo campo, " dice. "L'idea di indirizzare i farmaci ai tumori è come capire come andare a Vancouver. È un concetto semplice, ma arrivarci non è semplice se non vengono fornite sufficienti informazioni”.

"Abbiamo solo scalfito la superficie di come funziona la 'consegna' della nanotecnologia nel corpo, quindi ora stiamo continuando a esplorare diversi dettagli sul perché e come i tumori e altri organi consentono o impediscono a determinate cose di entrare, "aggiunge Chan.

Lui e il suo gruppo progettano di applicare il sistema di somministrazione che hanno progettato alla nanomedicina personalizzata, adattando ulteriormente le loro particelle per fornire farmaci al tuo preciso tipo di tumore, e da nessun'altra parte.